CC BY
65
Литература
1. Крейн Ф. Экстракция в гидрометаллургии меди: Развитие и современное состояние // Комплексное использование минерального сырья. 2004. № 2. С. 36-55.
2. Радушев А. В., Гусев В. Ю., Набойченко С. С. Органические экстрагенты для меди: обзор // Цветные металлы. 2002. № 3. С. 18-27.
3. Радушев А. В., Гусев В. Ю., Богомазова Г. С. Экстракция меди (II) и никеля (II) из кислых растворов гидразидами нафтеновых кислот // Современные проблемы химии и технологии экстракции. 1999. Т. 2. С. 189-194.
4. Гидразиды алициклических карбоновых кислот как экстрагенты для меди / А. В. Радушев и др. // Журнал прикл. химии. 1996. Т. 69, вып. 8. С. 1283-1289.
5. Радушев А. В., Батуева Т. Д. К проблеме извлечения никеля и кобальта из сернокислых растворов // Фундаментальные основы технологий переработки и утилизации техногенных отходов (Техноген — 2012): c6. тр. междунар. конгресса. Екатеринбург: УИПЦ, 2012. С. 132-134.
6. Ритчи Г. М., Эшбрук А. В. Экстракция. Принципы и применение в металлургии. М.: Металлургия, 1983. 385 с.
7. Экстракция меди из хлоридных кобальтовых растворов / А. Г. Касиков и др. // Хим. технология. 2007. Т. 8, № 12. С. 559-563.
Сведения об авторах Радушев Александр Васильевич
доктор технических наук, Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь, Россия
avradu@mail.ru
Ваулина Вера Николаевна
кандидат химических наук, Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь, Россия
tveran79@mail.ru
Чеканова Лариса Геннадьевна
кандидат химических наук, Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь, Россия larchek.07@mail.ru
Харитонова Анастасия Владимировна
кандидат химических наук, Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь, Россия latendresse@mail.ru
Radushev Alexandr Vasiljevich
Dr. Sc. (Engineering), Institute of Technical Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Perm, Russia avradu@mail.ru
Vaulina Vera Nikolaevna
PhD (Chemistry), Institute of Technical Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Perm, Russia
tveran79@mail.ru
Chekanova Larisa Gennadjevna
PhD (Chemistry), Institute of Technical Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Perm, Russia larchek.07@mail.ru
Haritonova Anastasia Vladimirovna
PhD (Chemistry), Institute of Technical Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Perm, Russia latendresse@mail.ru
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.256-259 УДК 66.055.511 : 546.33'226'131 : 628.34
РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ФРАКЦИОННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СУЛЬФАТА И ХЛОРИДА НАТРИЯ (КОМПАНИИ «EVATHERM», ШВЕЙЦАРИЯ) ИЗ СТОЧНЫХ ВОД ПРОИЗВОДСТВА НИКЕЛЕВОГО РАФИНИРОВАНИЯ АО «КОЛЬСКАЯ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ»
К. М. Волчек1, И. А. Басова1, К. В. Смирнов1, С. Е. Арнатский1, М. А. Максименко1, С. Д. Ершов2
1 АО «Кольская горно-металлургическая компания», г. Мончегорск, Россия
2 ООО «Институт "Гипроникель"», г. Санкт-Петербург, Россия
Аннотация
В соответствии с законодательной базой предусматривается повышение экологических требований к современным промышленным предприятиям. Один из видов проблемных отходов — сульфатно-хлоридный сток никелевого производства АО «Кольская горно-металлургическая компания» (ГСГМК) (сточные воды) до недавнего времени в пределах установленных лимитов сбрасывался в окружающую среду. В настоящее время в КГМК реализована технология фракционной кристаллизации, позволяющая принципиально решить данную проблему. Процесс
основан на постадийной выпарке сточных вод, позволяющей получать товарные сульфат и хлорид натрия, водный конденсат и возвращаемый в никелевое производство раствор наиболее токсичного компонента — бора. Таким образом, данная технология предполагает почти полное исключение сброса сточных вод в окружающую среду. Ключевые слова:
сточные воды, сульфатно-хлоридный сток, выпарка, фракционная кристаллизация, сульфат натрия, хлорид натрия, боратный раствор, водный конденсат.
INTRODUCTION OF FRACTIONAL CRYSTALLIZATION TECHNOLOGY (COMPANY ''EVATHERM'', SWITZERLAND) OF SODIUM SULPHATE AND SODIUM CHLORIDE FROM KOLA MINING METALLURGIC COMPANY WASTE SOLUTION OF NICKEL REFINING
K. M. Volchek1, I. A. Basova1, K. V. Smirnov1, S. E. Arnatsky1, M. A. Maksimenko1, S. D.Ershov2
1 Kola Mining Metallurgic Company, Monchegorsk, Russia
2 "INSTITUT GIPRONIKEL", LLC, Saint Petersburg, Russia
Abstract
According to environmental requirements industry must decrease environmental pollution. It's defined by laws. One of the most trouble Kola Mining Metallurgic Company contaminant is sulphate-chloride solution (waste solution). Early waste solution has been emptied into the environment within the established limits. Now a new technology of fractional crystallization is realized and it enables to principially solve this problem. The process is based on stagewise evaporation which helps to get commodity sodium sulphate and sodium chloride, water condensate and solution of boron (the most toxic component) back to nickel technology. Thus, this technology helps to decide a problem of waste disposal (waste solution) to the environment. Keywords:
waste solution, sulphate-chloride solution, evaporation, fractional crystallization, sodium sulphate, sodium chloride, boron solution, water condensate.
Современная законодательная база предусматривает усиление экологических ограничений на деятельность промышленных предприятий. Основное загрязнение окружающей среды происходит газообразными, жидкими и твёрдыми отходами. В технологии КГМК присутствуют все три вида данных отходов: сернистые газы, пыли, отвальные шлаки, кеки, сточные воды.
С целью выполнения требований по снижению воздействия на окружающую среду КГМК разрабатывает и внедряет новые технологии, в основе которых определено в том числе снижение выбросов оксида серы, запылённости газов, выхода шлаков и кеков, утилизация сточных вод.
Данный доклад посвящён внедрению новой технологии фракционной кристаллизации сульфата и хлорида натрия из сточных вод (СВ) — сульфатно-хлоридного стока никелевого производства.
Технологически образование СВ просходит в результате нейтрализации никелевых растворов содой на концентратном переделе гидрометаллургического никелевого производства, который является точкой вывода почти всей серы и хлора, поступающих в гидрометаллургическую схему, в виде сульфатно-хлоридного стока (СВ).
Теоретическая база фракционной постадийной кристаллизации основана на кривой растворимости солей в тройной системе Na2SO4 — NaCl — H2O. Создание соответствующих условий выпарки на каждой стадии позволяет селективно выделить в две стадии сульфат натрия, в одну стадию — хлорид натрия и в одну стадию — боратный раствор.
Получаемые в виде пульпы сульфат и хлорид натрия далее поступают на обезвоживание через гидроциклонирование и центрифугирование, на которых достигается влажность солей 2-3 %, с последующей сушкой и упаковкой. Боратный раствор возвращается в никелевое производство для восполнения буферирующей добавки технологии электролиза никеля — борной кислоты.
Водный конденсат выпарки (горячая вода) может использоваться на различных переделах всей технологической цепи КГМК, не ограничиваясь возвратом в гидрометаллургическое производство никеля.
Таким образом, с точки зрения целевой экологической составляющей следует отметить, что реализация данной технологии позволила исключить загрязнение окружающей среды сульфатом и хлоридом натрия, а также бором. В реальной технологической схеме (табл. с пояснениями, рис.) солевой сток никелевого рафинирования проходит предварительную фильтрацию на песчаных фильтрах, после чего производится пятистадийная выпарка в выпарных аппаратах. В исходном выпарном аппарате (EV-1) происходит предварительное концентрирование отфильтрованного солевого стока, далее на 2-й (после выпарки в EV-2) и 4-й (после выпарки в EV-4) стадиях выпарки происходит выделение сульфата натрия, на 3-й (после выпарки в EV-3) — вывод раствора бора; на 5-й стадии (после выпарки в EV-5) — выделение хлорида натрия.
ы 00
Технологическая схема фракционной кристаллизации сульфата и хлорида натрия из сточных вод никелевого рафинирования КГМК
Основные условные обозначения на схеме
PF 1 A/B Песчаный фильтр тонкой очистки
ТС 1, 2 Тепловые компрессоры
SC 1 Скруббер
EV 1-5 Выпарные аппараты
НЕ Теплообменники выпарных аппаратов
РН 1, 2 Теплообменники
НС Гидроциклоны (НС 1 — сульфатная часть; НС 2 — хлоридная часть)
СЕ Центрифуги (СЕ 1 — сульфатная часть; СЕ 2 — хлоридная часть)
Снижение температуры до ~ 60 °С на 5-й стадии выпарки (для выделения хлорида натрия) посредством вакуумирования (~ 0,14 бар) аппарата позволяет сместить условия процесса в сторону выделения хлорида натрия.
Солевые пульпы для дальнейшего обезвоживания поступают на гидроциклонирование и центрифугирование; окончательная сушка происходит в электрических сушилках (на схеме не обозначены).
Для оптимизации теплового баланса образующийся на всех стадиях выпарки пар после промывки в скруббере поступает в последовательно соединённые тепловые компрессоры, которые повышают энергетические характеристики пара (температура от 100 до 118 °С, давление от 1,02 до 1,86 бар, плотность от 0,6 до 1,06 кг/м3), который используется для подогрева (через теплообменники) выпарных аппаратов 1-4 стадии. Пятая стадия (выделение хлорида натрия) и частично четвертая запитаны магистральным паром. Таким образом, подогрев объёмов выпарки осуществляется по принципу теплового обратного насоса.
Кроме того, в схеме с помощью теплообменников реализованы тепловые противотоки между растворами, что позволяет дополнительно сократить потребление пара.
Затраты на реализацию данного проекта частично компенсируются за счёт следующих мероприятий: 1) реализация сульфата и хлорида натрия потребителям; 2) использование хлорида натрия и раствора бора в существующей технологии КГМК (что позволяет значительно сократить закупку реагентов); 3) исключение (или значительное снижение) экологических платежей (платы за негативное воздействие на окружающую среду) за сброс сульфата и хлорида натрия, бора; 4) возврат горячего водного конденсата в основное никелевое производство.
Сведения об авторах
Волчек Константин Михайлович
главный специалист, АО «Кольская горно-металлургическая компания», г. Мончегорск, Россия
Volchekkm@kolagmk.ru
Басова Ирина Александровна
инженер, АО «Кольская горно-металлургическая компания», г. Мончегорск, Россия BasovaIA@kolagmk.ru
Смирнов Константин Вячеславович
зам. начальника цеха по реконструкции — старший технолог цеха, АО «Кольская горно-металлургическая компания», г. Мончегорск, Россия SmirnovKV@kolagmk.ru Арнатский Сергей Евгеньевич
начальник отделения, АО «Кольская горно-металлургическая компания», г. Мончегорск, Россия
ArnatskiiSE@kolagmk.ru
Максименко Максим Александрович
старший мастер отделения, АО «Кольская горно-металлургическая компания», г. Мончегорск, Россия
MaksimenkoMAl@kolagmk.ru
Ершов Сергей Дмитриевич
кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, ООО «Институт "Гипроникель"», г. Санкт-Петербург, Россия Ershov_SD@gipro.nornik.ru
Volchek Konstantin Mikhailovich
Chief Processing Specialist, Kola Mining Metallurgic Company, Monchegorsk, Russia
Volchekkm@kolagmk.ru
Basova Irina Alexandrovna
Engineer, Kola Mining Metallurgic Company, Monchegorsk, Russia
BasovaIA@kolagmk.ru
Smirnov Konstantin Vyacheslavovich
Deputy Reconstruction Shop Supervisor, Kola Mining Metallurgic Company, Monchegorsk, Russia
SmirnovKV@kolagmk.ru
Arnatsky Sergey Evgenievich
Section Foreman, Kola Mining Metallurgic Company, Monchegorsk, Russia
ArnatskiiSE@kolagmk.ru
Maksimenko Maksim Aleksandrovich
Senior Section Foreman, Kola Mining Metallurgic Company, Monchegorsk, Russia
ArnatskiiSE@kolagmk.ru
Ershov Sergey Dmitrievich
PhD (Engineering), Leading Researcher, "INSTITUT GIPRONIKEL", LLC, Saint Petersburg, Russia Ershov_SD@gipro.nornik.ru
